导体业界利用SiON 代替纯二氧化硅作为栅氧化层的介质层的材料。SiON 具有三方面的优点：第一点是SiON具有较高的介电常数，在相同等效栅电容的情况下，SiON 会具有更厚的物理氧化层；第二点是 SiON具有较高的电子绝缘特性，在相同物理厚度的情况下，利用SiON 作为栅氧化层的栅极漏电流大大降低；第三点是 SiON 中的氮元素对PMOS 多晶硅栅极掺杂的硼离子具有较好的阻挡作用，SiON可以防止硼离子在热退火处理的过程中扩散并越过栅氧化层到达衬底的沟道中影响器件的阈值电压。

早期生长栅氧化层 SiON 材料是利用炉管预先淀积一层纯二氧化硅薄膜，然后再利用原位和非原位热处理氮化二氧化硅薄膜形成 SiON 薄膜，氮化的气体是N₂O、NO 和NH₃中的一种或几种。这种工艺技术简单，缺点是掺杂氮元素的含量太少，对硼离子的阻挡作用有限，并且SiON 中的复元素不是均匀分布在栅氧化层中的，它主要分布在靠近SiO₂和Si衬底的界面，造成SiO₂和Si 衬底之间的界面缺陷，会导致沟道的载流子散射，降低载流子的迁移率。用炉管热处理氮化得到的氮氧化硅（SiON）主要应用于工艺特征尺寸在0.11μm及以上的工艺技术。

随着工艺特征尺寸进入90nm 及以下，栅氧化层厚度缩小到2nm 左右，栅极漏电流和硼离子扩假变得越来越严重，这就要求作力栅氧化层的氮氧化硅的氮元素含量越来越高，同时使它靠近上表面从而改善SiO_2和Si衬底之间的界面。更先进的等离子氮化工艺被应用于生长栅氧化层SiON材料，以提高栅介质层中的氮含量，并较好的控制氮的分布。这种技术也是首先利用炉管预先淀积一层纯二氧化硅薄膜，然后利用氮气和惰性气体（如氦气或氩气）的混合气体，在磁场和电场感应下产生活性极强的氮等离子体，同时活性极强的氮等离子体会撞击二氧化硅薄膜表面，形成断裂的硅氧键，活性极强的氮离子会取代部分断裂的硅氧键中的氧的位置，并在后续的热退火步骤中形成稳定的硅氮键，从而使氮元素靠近上表面。

由于MOS器件的栅漏电流与栅氧化层的厚度成指数关系，随着工艺特征尺寸进入45nm，栅氧化层 SiON的厚度小于2nm，将引起不希望的高栅漏电流，导致整个芯片的待机功耗急剧增加、可靠性问题和栅介质层完整性问题，所以用由SiON 和多晶硅组成的栅极叠层结构已经不能满足 MOSPET 器件高性能的要求。另外，NMOS 栅极漏电流是栅氧化层物理厚度缩小的主要制约因素，NMOS的栅漏电流是 PMOS栅漏电流的10 倍，因为栅漏电流主要是由载流子的隧穿引起的，而空穴隧穿要通过更高的势垒。